【目标】随着多年冻土区路基工程建设活动增加，形成了大量路堑边坡，因此有必要对冻融作用下多年冻土区路堑边坡的稳定性进行分析。【方法】针对其随机性、小样本、非线性等特点，利用支持向量机、随机森林和梯度提升3种算法构建基础模型，并采用Voting集成学习技术将它们组合，构建了4个多年冻土区路堑边坡安全系数预测模型。【数据】为了反映冻土区边坡的特殊性，引入了活动层厚度和冻融损伤系数，并结合了普通边坡稳定性影响中的4个关键指标(边坡坡度、土体重度、黏聚力和内摩擦角),确定了6个输入指标。利用25组数据对4个预测模型进行了训练和测试，并采用最小均方误差评价了模型预测效果。【结果】支持向量机模型的最大相对误差为9.61%,随机森林模型的最大相对误差为―6.23%,梯度提升模型的最大相对误差为4.44%,而Voting集成学习模型的预测值与实测值最大相对误差为―0.51%。相对于单一预测方法，Voting集成学习模型能够更加准确地预测边坡安全系数变化趋势。【应用】Voting集成模型可以更好地描述边坡稳定性与其影响因素之间的非线性关系，更适于实际工程应用。研究成果为多年冻土区路堑边坡稳定性评价提供了一...
基于湖南省89个气象观测站积雪气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、Hadley中心月平均海温资料及ERA5逐月再分析表层土壤湿度资料，采用相关分析、年际增量法和多元线性回归等方法，研究了影响湖南冬季积雪日数的主要因子。结果表明，前期夏季东亚夏季风指数的年际增量、7-9月太平洋海温指数、10月AAO的年际增量和9月土壤湿度指数是湖南冬季积雪日数的4个关键影响因子。选取上述4个预报因子，建立了湖南冬季积雪日数年际增量统计预测模型。模型模拟效果较好，积雪日数年际增量拟合值和实况的相关系数为0.83,积雪日数距平拟合值与实况相关系数达0.77,通过了0.001的显著性水平检验。利用2010-2018年独立样本对模型进行检验，结果显示，积雪日数距平预测值与实况同号率为7/9。基于4个关键因子建立的全省逐站冬季积雪日数预测模型，时间相关系数检验表明，湘中一带模拟效果最好。
本文改进了现有的多模态时间稳定性判别标准,提出一种筛选稳定高相关预测信号的思路,对1981～2016年西南夏季降水距平百分率多模态的时间稳定性、时空特征和可预测模态关键信号等进行了分析研究,在此基础上构建了多因子降维预测模型。结果表明,前9个模态在预测时效为3年和近10年内稳定,累计方差贡献率占70%,是西南夏季降水的主要模态。结合稳定高相关概念和最优子集回归方法得到主模态PC(Principal Component)系数的最优预测信号和预测方程。回报检验结果表明,各方程对PC系数有较好的拟合效果,复相关系数为0.62～0.84,均通过了99.99%的显著性检验,同号率均大于69%。构建的多因子降维预测模型对西南夏季降水的空间分布,正负趋势和异常级有较好的回报效果:距平相关系数(Anomaly Correlation Coefficient,简称ACC)平均值为0.58;时间相关系数(Temporal Correlation Coefficient,简称TCC)在除零星站点外的整个区域通过90%的显著性检验,且大部分区域通过99.9%的显著性检验;趋势异常综合评分(PS)平均分为84,...
中俄输油管线起点为黑龙江省漠河县连崟首站,终点为大庆市林源。管线全长965km。输油管线系统与周围冻融土体发生水、热、力耦合作用,威胁管道的正常运营。本文依据漠大管道沿线地温资料,采用非线性拟合算法对漠大沿线多年冻土地温进行曲线拟合,提出不同分区的地温曲线拟合预测模型,进而依据地温预测模型对沿线多年冻土地温进行预测。研究结果表明:预测模型的理论地温值与实测值之间误差波动较小,提高了多年冻土地温的预测精度。
基于2012年5月～2016年10月G109线K2967+850监测断面处冻土路基的沉降监测数据资料,根据在冻融循环条件下产生的沉降数据多周期和波动性的特点,以及监测数据采集时间间隔不等长的原因,采用非等时距GM(1,1)灰色预测模型构建了冻土路基累计沉降量预测模型。通过将预测模型的模拟值序列与实测值序列进行对比,验证了模型的模拟精度达到I级以上,证明用此模型对K2967+850监测断面2 m深度以内冻土路基的沉降预测是可信的。
为了研究国道214线沿线多年冻土地温情况,为多年冻土地温预测提供依据,根据国道214线的地温监测资料,首先对国道214线进行综合地温分区,采用非线性拟合算法对各地温分区进行曲线拟合,得到7个地温分区的地温曲线拟合模型。根据此预测模型对国道214线地温分布进行了预测计算,计算结果表明:理论地温剖面曲线与该地区实测地温剖面曲线形态相似;地温随深度变化趋势基本一致,稳定地温理论值与实测值相同,稳定地温深度也基本一致;用该地温预测分段函数模型进行的地温断面曲线预测,总体趋势预测良好。
在我国盐岩地下储气库即将进入大规模兴建阶段的工程背景下，本项目紧紧围绕储气库库区地表沉降变形预测中的关键科学问题开展研究工作，以实现储库区地表变形的时空发展动态预测为研究目标，采用理论分析、模型试验、数值分析以及实测数据修正相结合的综合方法进行分析研究。主要研究内容为：通过广泛调研盐岩赋存的地质环境，总结储气库上覆岩层的典型地质特征，结合储气库运行原理、过程及相关的安全运营要求，提炼出多种具有代表性的储气库地层条件及运行工况；采用试验研究与数值分析相结合的方法，进行相邻岩层间变形的空间和时间响应及传导机制分析，得到相应的空间及时间响应特性及传导规律；建立关于库区地表变形时空发展的初步预测模型，利用研究基础中既有的储气库地表变形过程监测数据，对所建立的模型进行检验并修正，得到改进的地表变形时空发展预测模型，用于指导我国储气库的选址、建设及安全评价。
2016-01多年冻土路基热稳定性差,工后沉降量大,路基病害较为严重。如果能够准确预测该类路基的工后融沉值,就可为工程建设提供重要的参考依据,从而提高该类路基的路用性能。为此,在对现有预测模型应用效果分析的基础上,首次将支持向量机应用于多年冻土路基融沉变形的预测中,提出了一种有效可行的新型预测方法,并以实际工程为依托,构建了基于支持向量机原理的多年冻土路基融沉变形预测模型。通过与实测值及其它预测模型的对比分析表明:该模型在预测过程中有效的避免了"过拟合"及"维数灾难",人为干预较少,具有预测精度高,泛化能力强,预测结果稳定的特点,成功的解决了多年冻土路基影响因素多,样本数量少等带来的预测难题。
对几种常用沉降预测模型进行了对比分析,介绍了组合预测模型的构建思路及预测效果的评价标准,建立了冻土地区路基组合预测模型。
为了正确预测多年冻土路基变形,将多年冻土路基变形单变量混沌时间序列进行相空间重构,依重构空间嵌入维数38在多维空间中定义自变量、因变量和样本数,利用偏最小二乘法对所构造的自变量进行主成分提取,建立路基变形预测模型,借助多种评判指标进行模型精度分析,并绘制了预测值与实测值散点图。对比分析结果表明所有样本点都集中在散点图对角线附近,相关系数达0.889 4,预测值与实测值最大相对误差为9.75%,说明建立的预测模型合理可信,利用该预测模型进行多年冻土路基变形预测可行。
